Верещагин происходил из семьи предводителя дворянства. Готовили к военной карьере. Успешно окончил Морской кадетский корпус - мичман. Но затем вопреки воле родителей в 1860 году поступил в петербургскую Академию художеств.
На третьем курсе Академии поехал на Кавказ, где в Тифлисе обучал рисованию детей офицеров. После Кавказа едет в Европу, учится у тамошних мастеров.
В 1867 году принял приглашение Туркестанского генерал-губернатора генерала Константина Петровича Кауфмана состоять при нём художником.
Верещагин делает сотни зарисовок. В том числе точные описания важных для военных географических точек. С 2 (14) июня по 8 (20) июня 1868 года выдержал в Самарканде с гарнизоном осаду восставших местных жителей. Причем лично руководил обороной отдельных участков. Наградили орденом Святого Георгия 4-й степени.
Затем, в 1874-1875 годах выезжал в Индию, где местные британские власти обвиняли его в шпионаже. Побывал в Гималаях, где часто был на волоске от гибели.
Весной 1877 года, с началом русско-турецкой войны отправляется в действующую армию. Его причислили к составу адъютантов главнокомандующего Дунайской армией, без казённого содержания. При осаде Плевны погиб его родной брат — офицер Сергей Васильевич Верещагин.
В декабре 1900 года Верещагина номинировали на Нобелевскую премию мира. При этом он не считал себя пацифистом:
- Кажется, мне не суждено отделаться от этой вечной темы. И вот уже волосы поредели, и борода поседела, а призрак войны все еще заставляет меня изображать войну, и если мне хочется писать солнце, то я должен почти красть время у самого себя. Фурия войны снова и снова преследует меня - писал Верещагин
Однако в архиве Нобелевского комитета имя Верещагина отсутствует. Верещагин был недоволен тем, что воля Нобеля о присуждении премий мира не исполняется. В шведских газетах заявил, что приехал в Стокгольм как кандидат на премию мира, хотя таковым и не являлся.
Война преследовала Верещагина. 31 марта (13 апреля) 1904 года подорвался броненосец «Петропавловск» на внешнем рейде Порт-Артура. Вместе с броненосцем и адмиралом Степаном Макаровым погиб и художник.